Способ получения люминесцирующего стекла

 

е иоеоБ ПОЛУЧЕНИЯ ЛЖИНЕСЦИРУЩЕГО СТЕКЛА, еключаощий введение в жидкий силикат гелеобразсжателя и люнинесцирующих пр)«4есей, перемеши;8ание раствора и дефорнацию, от л и:Ч а « щ и и G я тем, что, с цеяыо и упрощений П(к цесса, де фо(и«ацию осуществляет а юмеит гелес разований раствора с рМ 8 давлением кгс/см при комнатной температуре в течение 5- to мин.

CQ03 СОВЕТСНИХ

ССЦМЛ% М«

РЕСПУБЛИК

3@8 С 0 С 3100

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н kBTOWJ4034V ОВНДВТИЛЬСТВУ (f

1 р., Й

Ю

h4

Ю

С4

0©

QO Фиа/

Й1) 3353359/29" 33 ..f(22), 23.07.81 ((46) ЗЕ.Щ,ЗЗ, Мп. И :гЕ (72) .ЯМ. Ивссих, В.Н. Каликов

1N NА.И 344$aa ss Д1) Моим..филиал АИ СССР

{Р3) ф46.1.:0З1(088,8)

:($6) 1. Патейт:Японии М МЯ-2Я28, :,кл..21 А 29, опублик. 1974.

2. 9ecottfgrifes И, РИа11рроп У,,- .1;ахи)сМ f. Synthesis of gfasses by.

:Вой-pressfng ef beefs. -."Лоигпа1 о1.. eyterfafs- iiience" 1/78, .13, 2605-2618.

SU, 1020388 А.(5Й (57} ЩОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ЛОИИНЕСЦИРУЮЩЕГО СТЕКЛА, вклочаеций введение в жидкий силикат гелеобразователя и лоиинесцируащих примесей, перемеаивание раствора и деФормацие, о т л и. ч а а щ и и а я тем, что, с целью ускорения и упрощения процесса, деформацие осуществляет: в момент гелеобраэования раствора с рй В давлением 56-350 кгс/см при комнатной темпераO. .туре в течение 5-16 мин. 1020388

Изобретение относится к техноло гии изготовления стекла с люминесцирующими свойствами при низких температурах и давлениях через гелеобразование. 5

Известен способ изготовления флуоресцирующего стекла, согг.-сно которо.му 70 ч. порошка &0 с размерои частиц 70 мкм смешивают с 25 ч. На СО к полученной смеси добавляют 20 ч. no- ® рошка СаСО> с размером частиц 100 мкм, по отношению к 100 ч. всей смеси добавляют 100 ч. сульфида Са, 6г или

53 и подмешивают .порошок Си . Приготовленную таким образом шихту нагрева" 15 ехро 500-800 С. В результате получают флуоресцирующее стекло желтого цвета 11„(.

Недостатком известного способа является высокая температура, .влияющая 20 на стехиометричность, привоаяшая к образованию зерен, отличающихся по размерам и степени дефектности поверхности. В результате этого образуются неравномерно распределенные области, 2S содержащие восстановленную термодина" мическую малоустойчивую Форму краи" .незеиа Si0 . роме того, при такой температуре люминесцирующие примеси улетучиваются, поэтому невозможно по- з< лучить стекло с люминесцирующими свой" ствами.

Наиболее близок к предлагаемому по технической сущности и достигаемому результату способ получения стекла,З5 через гелеобразование при высоких температурах и давлениях, согласно ко" торому раствор жидких силикатоа смешивают с гелеобразователем, в качест- ве которого .используют этиловый 40 спирт, размешивают в течение 4 ч при 60 f,оставляют для гелеобразо" вания на 36 ч. После гелеобразования проводят дегидратацию для получения ксерогеля по стадиям: сушка при м

40 С в течение 2 дн.; нагрев до 150©С при помощи инфракрасных нагревателей; медленный и равномерный нагрев до 500 С; выдержка геля 12 ч при

500ОС и доведение температуры до

800ОС в течение 2 ч. Весь процесс дегидратации занимает. от 10 до 30 дн. в зависимости от концентрации гелеобразующего раствора. Полученный ксерогель подвергают высокотемпера,турному нагреву и деформации при вы.соком давлении. Температура достигает

1400 С, а давление - более килобао ра Р3.

Недостатками данного способа являются большие длительность и сложность процесса. Чувствительность про. цесса дегидратации гелей к изменяющимся внешним параметрам (температу" ре, давлению ) требует особой тщательности проведения этой части техноло» гии. Иначе продукты дегидратации rto" лучают бурую окраску, т.е. становятся некондиционными, и дальнейшая обработка становится бесполезной. Высокие давление и температура требуют сложной, уникальной, дорогостоящей аппаратуры.

Цель изобретения - ускорение и упрощение процесса.

Поставленная цель достигается тем, что согласно способу получения люминесцирующего стекла, включающему введение в жидкий силикат гелеобразователя и"люминесцирующих примесей, перемешиваняе и деформацию, деформацию осуществляют в момент гелеобразова" ния раств6ра с рН 8 давлением 50350 кгс/см при нормальной температуре в течение 5-10 мин.

Таким образом, значительно сокращается время проведения процесса, так как отсутствует длительная операция превращения геля в ксерогель. Гелеобразнве состояние вещества более чувствительно деформации давлением, чем ксерогеля. Экспериментапьное и теоретическое изучение гелеобразования показывает, что этот процесс связан с образованием специфических водородных связей. Спектроскопическое изучеwe процесса гелеобразования свидетельствует.об изменении коэффициента поглощения смеси в отдельных областях спектра, что можно объяснить упорядочением химических связей при перехо- > де смеси в более стабильное энергетическое состояние. Интенсивность изменения полос пропускания меняется.именно в процессе гелеобразования, поэтому этот момент является самым подходящим для эффективного воздействия на процесс давлением. C помощью довольно низких давлений и при обычной температуре изменяется структура получаемого продукта. Поэтому отпадает также необходимость в специальной. дорогостоящей аппаратуре для проведения процесса при высоких тем.» пературе и давлении.

Снцественным при получении стекла как твердого тела из гелей является осуществление. деформации в момент гелеобразования. Образование силикаге3 1624 ля рассиатривается как.химическая реакция из простых (раствор йа фО

--9Й О и раствор НС1) и по физическим законам несЬимаеиых растворов, причем: гелеобразование определяется величиной рй» С момента образования силикагеля гель сразу приобретает свойства твер" дого тела: сохраняет форму, т.е. теряет текучесть, упругость, прочность пластичность (" эластичность), вязкость и подчиняется закону Гука. Вследствие механического воздействия праисходит-. ажатие геля с одновременным выделе" . ниеи из него диснерсионной среды, содержавшейся в петлях геля. В дальнейшем при увеличении градиент@ дав" .лений можно ожидать различия в плот" ностях геля до распада полимерной мат рицы, .обусловленных .изменением креинекислородного или межядерного расстояния, которое, s csae очередь, ве дат к изменению в порядках связей до новой структурной локализации, кото-.. фФа, е свае очередь, вызывает. изме,иеййе .расстояния катиона креиний= . крабий и переустройство электронной структуры S б .

Исследования оптических свойств кеэ@фициента преломления) и электронно-микроскопические исследваииявозиущенных образцов показывают, чте сиямкагель в зависимости от иехани ческого вовдействйя представляет.сне бо енизотропное стекло И = 1,486„ где обнаруживается одноосное образоNe 1 501 и сФеФолиты @ 1,М1, Скорость к началу процесса гелеобразования зависит от рй смеси. Лро" .1цесс гелеобравования происходит в те.:.чение 5-10 мин, т.е. при рН 8. В случае использования более сильных кис лот. мли в больвеи количестве НС3

:11 ч. концентрированной НС1 и 1 ч.

Hpg гелеобразование происходит мо— ментально, т.е. рн смеси приближает» ся к 7 или даже к. 6. В данном случае трудно провести процесс деформации, т.в. момент гелеобрвзов4ния происходит раиьае, чем иожно вести операцию.

;механически деформации. Таким обра зом, рй- 8 является оптимальной велиЧИЙОЙ»

На-фиг . 1-8 отражены спектры лю минесценции стекол, полученных без .давления (r. 12, при давлении 39. кгс/си (фиг. 22, flpH. 50 кгс/си (Фиг. 3) при 1М кгс/си (фиг. Ц, при 150 кгс/си (Фиг. 5) при

Звф

200 кгс/сьР фиг. 6, при 350 кгс/см (фиг. 7), при,400 кгс/a8 - ()иг. 8).

Кривые получены при помощи, регистрирующего спектрофотометра. Ао оси абсцисс отложены длины волн, по оси ординат - относительные единицы ийтенсивности люиинесценции.

Из .сравнения графиков Фиг. 1 и 2 следует, что.внешнее давление до

0 30 кгс/см .незначительно воздействует на процесс -гелеобразования и полу. чение люминесцирующего.стекла.

Иаксимуи интенсивности пиков 640 и 710 ни достигаетс при вниинем давлении 50"150 кгс/си . Дальнейшее увеличение давления приводит к уменьшению люминесценции. Йри давлении

350 кгс/си еще.обнаруживается влияние давления на выход люминесценции (фиг. 1-72. Йри давлении 400 кгс/си люижФвсцжщия образца -практически становитсй иулеВой»

Сй ъеоб Оюущестьлйе Гся яюиВдующии. образом» П р и и е р 1. К раствору ИафО

° н О. (марки ЧдА2 а концентрацией от 9,17 до 6,23 11 врибавляет раствор гелеобразова тела, . s качестве которого испаяъзуат НС1 (1 ч. концентри" рованной Й01: 1 ч. Н.0). Затеи до-бавляют люминвсцмрующме примеси И@С12 . в количестве 0,6Ц. Йри взаииодействий растворов рН смеси изменяется до8. Раствор тщательна веремеаиеавт и через 5-16 мин происходит гелеобра-. зованив. Температура помнатная. 8 ио мент гелеобр4зования даеленйви до

50 кгс/си продукт. подвергают дефориацйи в камере давления. Образуется стекловидный продукт., лвиинесцирую @ щий в видимой области. Спектр люми. несценции показан на фиг. 3.. Он сл " личается от спектра люминесценции продукта, полученного без виеанего ,давления, -наличием двух четко выра45 женных максииумов на дЛинах волн

630 и 710 нм.

П р и и е р. ?. Х раствору М.афО ."9Н,О (марки ЧДА) с концентрацией от

0,17 до 0,23 И прибавляет, раствор НЮ1 (1 ч. койцентрированной НС1: 1 ч, Н 0). В качестве люиинесцирующей примеси добавляют ИяС1 в количестве .9,013. При взаииодействии растворов рН сиеси изменяется до. 8. Раствор

М тщательно переиеаивают и через 5" .

19 мин происхолит гелеобразование., Температура комнатная. В момент гелеобразования давлением до 100 кгс/си .

S 1020388 . ; Ф продукт подвергают деформации в ка- Дальнейшее увеличение давления примере давления. Получают стекловидный .водит к практическому гашению люмипродукт, люминесцирующий в видимой несценции (фиг. 8} . области спектра. Спектр люминесцен- П р. и м е p . 5. K раствору МафО ции, полученнйй при этих условиях, 5,9 0 с концентрацией от 0,17 до отличается от предыдущего наличием 0,23 M прибавляют раствор гелеобра-.. отдельных максимумов в области длин зователя, в качестве которого исполь-. волн 630 нм (фиг. М . зуют 183. +SO . Затем добавляют люПример 3. К раствору Науй " минесцирующие примеси ИЯО в коли° 9Н О (марки ЧДА) с концентрацией от- >О честве 0,013. При взаимодеиствии раст2.

0,17 до 0,23 И прибавляют раствор воров рН смеси изменяется до 8. (ПоНС1 (1 ч. концентрированной НС1: 1 Ф, лучают раствор, аналогичный приме

Н О). В качестве люминесцирующей при- ру 1) ° .При перемееивании через 5меси добавляют ИюС1 в количестве 10 мин происходит гелеобраэование.

0,01 . При взаимодействии растворов 1Й Температура комнатная. 8 момент гелерН смеси изменяется до 8, Раствор тща- образования продукт подвергают детельно перемешивают и через 5-10 мин формации давлением 350 кгс/см . Полупроисходит гелеобразование. Темпера- чают стекловидный материал с люмитура комнатная. 8 момент гелеобразова." несцирующими свойствами. ния давлением до 200 кгс/см продукт Ю П р и и е р 6. К раствору Иафб подвергают деформации в камере давле" 9H<0 с концентрацией от 0,17 дония. Получается стекловидный пРодукт .0,23 И прибавляют раствор гелеобралюминесцирующий в видимой области зователя, в качестве которого исполь спектра (фиг. 6) . Величина максимумов эуют 1 И уксусиай кислоты. Затем до" интенсивности люминесценции уменьшает-.23 бавляют лвминесцирующие .примеси ИиС1е

cR по сравнению с .йримерами 1 и 2. или. . Подвергают деформации давп р и и е р й. K раствору ИафО лением 350 кгс/см в момент гелеобра° 9Н О (марки ЧДА) с,концентрацией. от зоваиия. Получают люминесцирующее

0,17 до 0,23 И прибавляют раствор НС1 :стекло. (3 ч. концентрированной НС1 : 1 ч. Зв В качесте люминесцирующей примеси

Н О), В качестве -люминесцирующей при- используют традиционную лвминесцирую" меси добавляют ИпС1 в количестве щую примесь Ий+ При механической де-

0,013, При взаимодействии растворов формации в момент гелеобразования при рН смеси изменяется до 8, Раствор пе- образовании или формировании стекла ремешивают и через 5»10 мин происхо- примесь Ив захватьеают в качестве ф4"

3$ дит гелеобраэование. Температура ком- изоморфной примеси, способной ленатная. 8 момент гелеобраэования дав- минесцировать. пением до 350 кгс/см продукт подвер- Таким образом, путем механического гают деформации в камере давления. воздействия на систему растворов в моПолучается стекловидный продукт, лю- „ мент гелеобразования можно. значительминесцирующий в видимой области . но ускорять и упрощать процесс получе(Фиг 7). . ния стекла.

Р

И 1026388

Фиг 7

Р

f0

Составитель Т. Буклей

Редактор Л. Пчелинская Техреду M. Гергель Коррктор В.,ГиРняк

Заказ 3830/.19 . Тираж 455 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

1 1)ОЯ Москва Х-Ц . Раувская наб. д, 4Q

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 1